Luận văn nghiên cứu hệ thống trợ lái Điện cho Ô tô

Hệ thống tác động lên các bánh lái đề đáp ứng tác động đầu vào của người điều khiển nhằm điêu khiến chính xác hướng đi của xe.. Chức năng của hệ thống lái Chức năng chính của hệ thông lá

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẢO TẠO TRUONG DAT HOC BACH KHOA HA NOT

NGUYEN SON TUNG

NGIDEN CUU IIE TIONG TRG LAI BIEN CIO 6 TÔ

NGANH : ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỌNG HÓA

LUẬN VĂN THẠC Si KHOA HOC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

PGS.TS TẠ CAO MINH

Ha Noi— 2012

Trang 2

LOL CAM DOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiện: Nghiên cứu hệ thông trợ lái điện

cho ô tô đo lôi bự thiết kế đưới sự hướng, dẫn của thẫy giáo PGS.TS Tạ Cao Minh Các số liệu và kết quả là hoản toàn đúng với thục tế

TDẻ hoàn thánh luận văn này tôi chỉ sử đựng những tải liệu được ghỉ trong danh mục tài liệu tham khão và không sao chép hay sử đụng bất kỳ tải liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép tối xin chịu hoàn loàn trách nhiệm

Tửà Nội, ngày 09 tháng 09 năm 2012

Tiọc viên thục hiện

Nguyễn Sơn Tùng

Trang 3

MUCLUC

TRANG PHY BIA

TỚI CAM ĐOAN

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

TDANH MUC BANG 86 LIRU

DANH MỤC HÌNH VỀ, ĐÔ THỊ

TỎI NÓI ĐẦU

Chuong 1 - HE THONG LAI VA TRO LAI CHO XE 6 TO

1.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống lái

1.2 Chức năng của hệ thông lái

1.3 Kết câu co khí trong hệ thông lái

1.3 1 Cơ cầu truyền lắc động lại

1.3.2 Cơ câu chỉnh hướng bánh lái

1.33 Lực và mô men tác động lên hệ thống lái

1.4 Hệ thông trợ lái

1.4.1 Hệ thẳng trợ lái thủy hrc (HPAS)

1.4.2 Hệ thông trợ lái điện (PA)

1.5 Hiện tượng bánh lái tự trá về tâm se

Trang 4

3.1.1 Khải niệm và phân loại hệ thống trợ lái điện _— 19

3.1.2 Các câu hình trợ lái diện à c eHHHteerere 19

2.1.3 Cầu hình trợ lái bằng đây diện (SBW) "¬— 21

2-2 Nguyên lý hoạt động và chức năng của hệ thông trợ lới điện 22 3.2.1 Nguyên lý hoại động của hệ thống EPAS - 22

2.5 Các thành phan chinh trong hệ thống trợ lái điện cho xe ô lô 28

3.5 3 Đậng cơ trợ lãi trong hệ thông EPAS 33

2.6 Xu hưởng nghiên cứu BPAS trên thể giới và Việt Nam, để xuất phương

Chương 3 - ĐỘNG CƠ MỘT CHIEU KHONG CHOI THAN - VA PHƯƠNG

PHÁP ĐIỂU KHIỂN GIẢ VHCTOR HH Hước tecsseees steel 37

3.1 Giới thiệu về động cơ một chiều khong chdi than 37

3.1.1 Cầu tạO cà

Trang 5

3.1.3 Nguyên lý làm viê

3.2 Phương pháp diễu khiển BLDCM

3.21 Phương pháp diều khiến truyền thống,

3.2.2 Phương pháp điều khiển giả veclor - PVC

3.2.3 Khối ước lượng cho đông điện đốt ba phá

3.3 Mô phông và so sánh phương pháp truyền thông và phương pháp PVC

3.3 1 Mô hình mô phông

3.3.2 KẾT quả mô phông

4.2 Xây dựng mô hình hệ thống lái vả tro lai

4.2.1 Quan hệ giữa vô lăng và trục lái

4.2.2 Thành phần mô men doc true Hai

4.2.3 Động cơ trợ lái

4.2.4 Kết cầu bánh răng - thank răng

4.3 Xây dựng mô hình động học xe

4-4 Ước lượng rhiều lác động lên thanh răng dẫn hướng

4.41 Ước lượng nhiễu do lực dọc trục sinh ra

4.42 ớc lượng nhiều đo lực bên sink ra

4.5 Mô phỏng kiếm chứng bằng Matiab/Simulink

4.5.1 Sơ đỗ khối điều khiến

4.5.2 So đô các khối mô phông trong Matlab/Simulink

58

58 5D

60

63

Trang 6

4.5.3 Kết quả mô phỏng và phân tích

Chương 5 - ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN QUAN SÁT NHIẾU - TRONG HỆ

$.1 Mục đổích ¬ 79

$.2 Các loại nhiễu tác động lên hệ thông

Š.3 Cảm biến độ xoắn không tiếp XúC nen 81

5.4, Bé giam rang bang cao su cho cơ cầu giám tốc dộng cơ trợ lái

$.5, Hộ điều khiển quan sát nhiễu 2 5c

5.5.3 Phương pháp tỉnh toán các hàm truyền và lụa chọn bộ lọc

5.5.4 Mô hình mô phỏng trong Matlab/Simulink hieu 93

5.6, Kat qui md phong on sccccecssssssseeseeceessansssssssssseesseeessisensisnasssasssssssesensssseeeseeee

5.6.1 Nhiễu quan sắt được cạnh trao 94 5.6.2 Nhiễu quan sát được sau khi qua khâu dẫn trước Đố 5.63 Mô men tạo cảm giác lãi - 1uổ men ợ lái lừ động cơ - góc quay pủa vô

`

5.6 4 Mô phòng với nhiễu dạng xưng òộ icon tre 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO ác ceierrrrrrrraeeeee.TÐT

Trang 7

Danh mục ký hiệu, chữ viết lãi

DANH MUC KY HIEU, CHU VIET TAT

Lydraulic Power Assisted Steering

Flectro - Hydraulic Power Assisted,

Stooring, Electric Power Assisted Steering Steer By Wire

Electric Control Unit

Brushless Direct Current Motor

Llectronic Commutator Motor

Direct Current, Motor

Induction Motor

Interior Permanent Magnet

Switched Reluctance Motor

Micro Controller Unit

Pseudo Vector Control

Disturbance Observer

Trợ lái thủy lực

Trợ lái điện - thấy lực

Trợ lái điện Lai qua day dign Khdi điều khiển

Động cơ một chiều không chỗi

than

Déng cơ chuyển mạch điện tứ Đông cơ điện một chiêu

Động cơ không đồng bộ Đông cơ đồng bé circ chim

Trang 8

Tanh mục bảng số liệu

DANH MUC BANG SO LIEU

Bang 2.1 So sah dic diém mot s6 load d6ng, CO cccccccccccscssssssssssssseensesesiieee 34

Bang 3.1 Bang trang thai chuydn mach grit ede pha - 4

Bang 5.1 Tần số các loại nhiều tác động lên quá Irình lái 80

Bang 5.2 Ham truyền của bộ lọc BuHterworth từ bậc 1 đến bộc 8 [13] 90

Bảng P.3 Tham sẽ hệ thẳng lái đừng trong mô phông - 104

TBằng P.4 Bảng tra đông điện đặt vào động cơ [A] theo raô men lãi [Nm] và vận tốc

Trang 9

Dank muc hinh vẽ, đỗ thị

Hinh 1.5 Co céu chinh huéng banb lai Ackermann [13] 8 Tình 1.6 Các lực và ruô men tác dụng lên lếp [2] - 9

Hinh 1.7 Một số câu hình hệ thống trợ lái thủy lực cơ bản [13] 1

Hinh 1.8 Một số câu hình trọ lái bằng điện cơ bản [13] 13

Tình 1.19 Biến đạng lốp tại bê mặt tiêp xúc [6] 16

Tình 1.11 Trực và mô men trên bánh trước nhìn từ trên xuống khi xe rế 17 Tĩinh 2.1 Bánh xe ở hệ thông lái bản bánh khi rẽ [13] 20

Hinh 2

Câu hình hệ thẳng trợ lái dién don pian [3] 2

Hinh 2.3 Bd thi quan hé van téc xe, mé men lai va déng dién d&t vao déng co [8]

23 Hinh 2.4, Phan loai hé thing trg ai điễn - - 25

Tình 2.6 Sơ dé khối didu khiển hệ thẳng BPAS [12] 29 Hinh 2.7 Một số loại cảm biến độ xoắn [12] - 31

Hình 2.8 Cảm biển độ xoắn đựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ của Delphi [12]

33

nh 3.1 Động cơ một chiêu không chối than |13|,

Trang 10

Tình 3.2 Cầu tạo BLDCM |101 Heo Hình 3.3 Sơ để nguyên lý BLDCM |0| 20 s22 eee 38 Hình 3.4 Stator của BLDCM |9| 21 1110111111100 e 38

Tình 3.5 Các dạng sức điện động của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh củu [10] 39

Hình 3.10 Động cơ có 1 cặp cực và 6 cuộn dây stator 42 Tình 3.11 Nguyên lý làm việc BI.DCM chuyển mạch một cục tính [1 1] 43

Tình 3.12 Thứ tụ chuyển mạch và chiều quay của từ trường slator [2] 44

Hinh 3.13 Nguyén Wy lam việc BI.DCM chuyển mạch bai cực tính [2] 45

Tĩïnh 3.15 Thứ tư chuyển mạch trong một chu kỳ - 48 Hinh 3 L6 Chiên của dòng điện trong một trạng thái 48

Hình 3.17 Dạng tín hiệu Ha và đạng điện áp các pha của động cơ [13] 48

Hình 3.18 Hệ điều khiến BLDCM theo phương pháp truyền thông 49

1linh 3.19 Nguyên lý điều khiển dòng điện bằng bộ điều khiển dai rễ HCC 49

Linh 3.20 Dong điện, sức phản điện động trong nguyên lý điều khiển đái trễ [11]

Trang 11

Tình 3.24 Khối ước lượng mới cho đĩng diện dặt ba pha "— 53

Hinh 3.25 Phương pháp điều khiến truyền thống TH nen 55 Hinh 3.26 Phương pháp điều khiến giả vector PVC., "¬— 55

Hin 3.27 Kết quả đặc tính đồng điện pha ä, mơ men và quỹ đạo từ thơng, 56 Tình 41 Mơ hình động học hệ thống trợ lái [1| - 38

Tình 4.4 Lục đọc rụo và mơ men hãm bảnh trước - 67 Hinh 45 Phan bé luc và mơ men trên bai bánh trước [7] 68

Tình 4.9 Sơ đề khơi tính tốn lục nhiễu - 73

Tĩnh 4.10 Kết quả mơ phảng với mồ men lái hình sin cĩ biển độ 5 Nm, tần số

0.135 Hz khi xe chạy ở vận tốc 30 knvh và 120 kuw, "— 74 Tình 4.11 Quan hệ giữa mơ men đất và gĩc lái đặi - 76 Tình 4.12 Kết quả mơ phơng với trường hợp lất xe đi vịng trịn 78

Tình 5.1 Câm biển độ xoắn khơng tiếp xúc |12], - 81

Tình 5.2 Mỗi hién hé giita nhap nho m6 men va dai té cla cam bien độ xọm [12]

Hình 5.3 Bộ giám rang cao su cho co cu gidm téc d6ng co tro 14i [12]

Hình 5.4 Mơ hình bủ nhiễu đơn gián khi biết trước nhiễu "— 83 Tình 5.5 Sơ dé khối ý tưởng của phương pháp quan sát nhiều 84 Hình 5.6 Sơ dễ khối Lư tưởng của phương pháp quan sắt nhiều thựo t 85

Trang 12

Hin 5.10 Mô hình quan sát nhiều trong hệ thông trợ lái

Tình 5.11 Độc tỉnh quá độ của ba loại lọc thông thập |4]

Tinh 5.12 Mô hình khốt quan sát nhiễu trong Miatlsl›

Tnhh 5.13 So đỗ mô phông toàn hộ thống

Tình 5.14 Nhiễu đặt và nhiều quan sắt dược

Hình 5.15 Nhiễu quan sát được sau khi qua khâu dẫn trước

Tình 5.16 Kết quả mê phông với nhién sin bién 46 50 Nm, tần số 3 Hz

Tình 5.17 Kết quả mê phông với nhiễu xung 1 SỮN - 2,Sgiây

Trang 13

T.ời nói đầu

LOT NOT DAU

Tòa trong sự phát triển nhu vii bdo ciia cée nganh céng nghiép phuc vy nhu

câu đời sống của nhân loại, ngành công nghiệp sản xuất ô tô cũng đang khẳng định vai trỏ to lớn của mình trong công cuộc đó Từ những mẫu xe thô sơ đời đâu đến những chiếc xe hiện đại như ngảy nay, tất cả ra đời đều nhằm mục đích đem lại sự thoải mái, tiện lợi cho người sử dụng Không nằm ngoài mục đích đó, việc nghiên cứu, phát triển các thế hệ khác nhau về hệ thông lại ô tô cũng được tiên hành từ rất lâu và dang có những bước phát triển dang chú ý Từ những hệ thống lái đơn giản

nà người sử đựng phải rất khó khăn để vận hanh dén nat

; hệ thống trợ lãi bằng điện

dang dần thay thể các hệ thống lãi co, lái thủy lực vốn đá đượu sử dụng trong suốt

một thời gian dài qua

Ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam vốn con rất non trẻ so với Thể

phát triển thành luận văn tốt nghiệp,

Trãi qua thời gian tìm liễu về xe điện và gần một nắm đi sâu nghiên cửu vẻ

hệ thông trợ lái và trợ lái điện cho xe ô tổ, tôi đã hoàn thành luận văn vả trinh bảy trong 5 chương,

Chương I: Giới thiệu những khái niệm, đặc điểm và các thành phân cơ bản

xhhết gó trong các hệ thông lắt và Hợ lái nói chung,

Chương 2: Đi sâu vào tim hiểu về hệ thống trợ lái điện cho xe ô tô và những phân không thể thiếu, tạo nên sự khác biệt gia hệ thống trợ lái diện với hệ thống lái

vả trợ lái thông thường,

Trang 14

T.ời nói đầu

Chương 3: Tìm hiểu vẻ dòng cơ một chiều không chỗi than và phương pháp điều khiển giá vector nhằm làm giảm đập mạch mô men khi đông, mỡ các van ban din

Chương 4: Xây dumg mé hình lái để tiên hành mỏ phóng, kiếm chứng, và

mô hình dộng học của xe dễ xác dịnh những thay dối, ảnh hưởng của hệ thông lải

trên toàn bộ ze, đưa ra phương pháp tước lượng phản lực của mặt đường táo đụng

lên hệ thẳng lái trong quá trình điều khiến xe bình thường

Chương S: Nghiên cửu thuật loán quan sát nhiễn và áp dụng vào quan sát,

bù ảnh hưởng của lực nhiễu bắt thuờng lên hệ thống trợ lái diện cho xe ô tô

Do thời gian có hạn cũng như còn nhiễu hạn chế vẻ kiến thức vả diễu kiên thực nghiệm, luận văn sẽ khó tranh khéi những thiểu sót Vì thế, tôi kinh mong

nhận được những lời nhận xẻi, đánh giả và góp ý của các thấy cô để có thể khắc phục vá cải tiến các vẫn dễ sòn tên tại của bản luận vẫn, tạo diễu kiện chơ việc di

sâu nghiên cứu, từm hiểu, phát triển và triển khai đề tài vào thực tế

Hà Nội, ngáy 09 tháng 09 năm 2012

Học viên thực luện

Nguyễn Sơn Tùng

Trang 15

Chương 1 Hệ thống lái và trợ lái cho xe ô tô

Chương Í

HE THONG LAI VA TRỢ LÁI CHO XE Ô TÔ

1.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống lái

Hệ thống trợ lái nhằm điểu khiển xe đáp ứng theo yêu cầu của nguời lái Hệ thống tác động lên các bánh lái đề đáp ứng tác động đầu vào của người điều khiển nhằm điêu khiến chính xác hướng đi của xe

Nếu như từ khi ra đời, các xe õ tô với cân hình ba bánh, bổn bánh hay thậm chỉ chỉ có hai bánh cũng đều cầu có một hệ thống lái giúp điều chỉnh hướng chuyển động của xe Với câu hình xe hai bánh, việc chuyển hướng được thực hiện bằng,

cách làm cho tốc độ hai bánh kháo nhau Với câu hình xe ba bánh, bảnh lái có thể là

một hoặc hai bánh Với cầu hình nảy thì thường tên tại hai bánh song song nhau và hai bảnh nay có tốc độ khác nhau khi chuyên hưởng Nếu là một bánh lái thì bảnh nay sẽ được chính hướng bằng tay qua hệ thông cơ khí hoặc động cơ lái và thường,

bánh phát động cũng là bảnh lái Nều xe ba bánh có hai bảnh lãi thí có thể cả hai bánh này là bai bánh chủ động còn bánh còn lại quay tự áo hoặc được quay theo hai bánh chủ động hoặc hai bánh này có tác đụng lái còn bánh chủ động là bánh trước

Với cầu hình xe bén bánh thì chủ yếu tổn lại hai câu hình lái chính là lái hai bánh hoặc bổn banh Với câu hình hai banh lái thì có thể lái bánh trước hoặc sau nhưng, thông thường sử dụng tái bánh trước để tạo sự chủ động và câm giác lái tối hơn chor người diễu khiển Cầu hình lái bổn bảnh chủ yêu dược các hãng xe nỗi tiếng, sang,

trọng hoặc các hàng sản xuất xe địa hình sử đụng

âu tiên, cáo hệ thống lái cơ khí thông thường được sử mà ở đỏ người lái cân

tháng 2 năm 1902 thì quá trình lái mới được thực hiện nhẹ nhảng hơn Phát mình

Trang 16

của ông nhằm thực hiện các truyền déng cơ khí trong hệ thống lái bằng thủy lực

"Phát manh tiếp theo về hệ thống lái do Klara Gailis (tir Belmont, Massachusetts) dua

ra được Ủy bạn sáng chế Hoa Kỷ cấp ngày 30 tháng 8 năm 1932 Ngoài ra, nhà phát mainh Charles E, Hannnond (người Mỹ, sinh ra tại 2etoit) cũng dưa ra phát kiến tương tự về hệ thống lái thủy lực và được cục sở hữu trí tuệ Canada công nhận Nam 1951, tang céng ty Chrysler dai dưa ra hệ thông trợ bài thương mại đầu Liên với tên gọi Hydraguide Ngảy nay, hấu hết các xe đều sử dụng hệ thống trợ lái và xu

thưởng là lái bằng bánh trước

Với sự phát triển của công nghiệp ô tô trên thể giới, các loại xe 4 bánh đang

được chủ tâm phát triển và các hệ thông lái phổ biến hiện nay đền là lái

bánh trước Vì vậy, luận văn tốt nghiệp chủ trọng vào nghiên cửu hệ thống lái hai

bánh trước cho xe bên bánh một hoặc hai động co phát đông cho bánh sau

ig bai

1.2 Chức năng của hệ thống lái

Chức năng chính của hệ thông lái là điều khiển góc lải, góc rẽ của xe bằng cách tác động lên bánh lái nhờ có các thanh nói và các cơ cầu lái dễ chuyển đổi góc

quay của vô lãng thành góc quay của bảnh lái

Tum

Hình 1.1 Banh xe 6 hé thang lai bang bai bath tude trong khi ré [2]

Ngoài tỉnh năng chỉnh nêu trên hệ thống lái còn cỏ nhiều tính năng khác như sau

Trang 17

Đặc điểm này rất quan trọng do việc dim baa cho xe di thing nhiều khi

kho hon cả khi rẽ Nếu như hệ thông lái không ôn định, lại bánh lái rước không ở vị tri dam báo cho xe đi thẳng theo như trí tương từng của vô lăng thi xe có thế bị chệch hướng và mát kiểm soát hoàn toàn

Khi xe chuyển hướng, hai bánh trước rẻ làm xuất hiện lực xoắn trên trục các ding của xe Lực xoắn này gây ra tác động lên bộ vi sai làm cho hai

bánh sau của xe có tốc dộ khác nhau Theo hình 1.1 tú chính là đấm bão

tên tại tâm rẽ tức thời của xe hay trục của bốn banh xe giao nhau tại một

điểm

®_ Dễ dàng lấy lạt sự ôn định của xe sau khi rẽ

8au khi rẽ, hai bánh trước phải có hướng thẳng về phúa trước và bai bánh

sau phải trỏ vẻ cũng tốc độ thì xe mới ở trạng thái ồn định

©_ Giảm nhẹ lực tác động nhờ động cơ lái (6 hé thong EPS)

Như đã nói ở trên, xnột hệ thông lái thông thường không có hệ thống trợ

lái thì cảm giác lái trên vô lăng là rất nặng Vì vậy, để giảm thiểu cảm

giác lãi năng này ta có thể đùng hệ thống lái thủy hịc hoặo hệ thống lái

dùng động cơ điện

« _ Tối thiếu hỏa sự hao mỏn của lếp

‘Trong quá trinh rẽ thì do bán kinh rẽ của các bánh xe là khác nhau nên

phải đâm bảo tổn tại tâm rẽ tức thời của xe hay giao điểm của trục các

bánh xe phải rừng nhau Khi đó, các bánh xe sẽ chuyển động theo

phương tiếp tuyển với bản kính tức thời và giảm thiểu sự trượt của bánh, qua đó giảm thiến sự hao mòn của lắp xe

Trang 18

1.3 Kết cầu cư khí trong hệ thống lái

1.3.1 Cơ cầu truyền tác động lái

Cơ cầu truyền động tử vô lăng xuống cơ câu chỉnh hướng bánh xe có ba loại chính là kết câu thanh răng - bảnh răng, kết cấu lái trần, kết cầu lái bằng hộp lai Các kết câu này đều truyền tác động quay vô lăng tạo hướng lải của người điều khiển qua trục lãi tới bộ giảm tốc và tới cơ cấu điều chính hưởng cho bảnh lái (thanh truyền hướng, trục dẫn động, đàn quay )

Có hai kiểu liên kết lái giữa hai bánh lái:

«Liên kết truyền tác động lái phụ thuộc

Hình 1.2 Các kết câu truyền tác động lái phế biến [2]

a) Kết cầu thanh răng - bảnh rắng, - b} Kết cầu lái tran - ¢) Két cau lái bằng hộp lái

Với kết cầu nảy, góc quay của bánh lái sẽ truyền trục tiếp xuống một banh vá gián tiếp qua bánh còn lại nhờ thanh tuyển Võ lăng tác dộng, màột lực nhỏ thì hộp lái sẽ chuyền tác động này thành một góc tương ứng

xuống bánh lái bên vô lăng làm cho bánh lái này quay một lượng tương

ứng Thông qua thanh nổi liên kết, chuyển động rẽ của bảnh này sẽ truyền

sang bánh kia tạo ra góo lái phủ hợp giữa hai bánh

Trang 19

œ Liên kết truyền tác động lái độc lập

Kết cầu này giúp truyền góc quay trục tiếp lên cả hai bánh Việc tạo liên

kết này tương đối khó khăn do cần sự chính xác cao len Khi xe đi thẳng,

sẽ gặp khó khăn do phải giữ cho cơ cầu ổn định

Hình 1.3 Liên kết truyền tác động lái giữa hai bảnh [12]

a) Liên kết truyền tác động lái phụ thuộc - b) T.iên kết truyền tác động lái độc lập

1.3.2 Cơ cấu chỉnh hướng bánh lái

hư đã trinh bảy ở trên, rnột hệ thống lái đạt tiêu chuẩn khi cá bốn banh đều

quay dưới mọi hành trình chạy xe và chế độ rẽ chính xác đạt được khi mà trục của

bên bánh đồng quy tại mét diém - diém này là tâm tức thời của xe Điều dé có nghĩa

la bảnh bên trong so với cung rẽ phái có góc lái lớn hơn bánh bên ngoài so với cung,

rẽ (giả sử rẽ trái thi bánh bên trong là bánh trái, bánh bên ngoài là bánh phải và tgược lại nếu rõ phải thì bánh bên trong là bánh phải còn bánh bên ngoài là bánh

trái) khi xe thực biện quá trình rẽ Dễ thục biện điền này thì có hai kết cầu rẽ cơ khí

chỉnh đo Davis và Ackermann đưa ra

®_ Cơ cầu chính hướng bảnh lải Đavis

Khi sử dụng cơ cấu lái Davis có hiện tượng trượt trên cả hai bảnh, gây ra

ma sát lớn và hao mòn cho lốp Bánh răng làm nhiệm vụ kết nối cơ bản

trong mọi quá trình chạy xe Do lốp bị hao môn nên hệ thống trở nên không chính xác sau một thời gian sử dụng Cơ cầu lái này có hai thanh

~

Trang 20

Chương 1 Hệ thông lải và trợ lải cho xe 6 t6

có định EM và EN lâm cho trục GH luôn song song với AC Điều nảy tạo

ra quan hệ không hợp lỷ trong gỏc rẽ hai bánh lải và gây ra những bất lợi trên Đề khắc phục những bắt lợi này Ackermann đã đưa ra kết cầu cơ khí

mới

Hình 1.4 Cơ câu chỉnh hướng bảnh lái Davis

©_ Cơ câu chỉnh hưởng bảnh lái Ackermann

Hình 1.5 Cơ cầu chỉnh hướng banh lai Ackermann [13],

a) Khi xe chạy thẳng, b) Khi xe rế trái

Khác với cơ câu lái Davis, cơ câu lải Ackerman được thiết kế nhằm đảm

bảo khi rẽ thì bảnh gân hướng rẽ sẽ quay 1 góc nhỏ hơn vả bảnh con lai

sẽ quay 1 góc lớn hơn Nhờ kết cầu cơ khi mà thanh chỉnh hướng lái hai

bánh ở đây cö phương không song song với trục trước khi lái Điều này giúp gia tăng đô chênh lệch góc lái của hai bánh so với kết câu cơ khí

Davis Han chế của phương pháp nảy lả thực hiện các quy trình cơ bản ở các góc rẽ giới hạn và đi thẳng thì trục nói tâm 4 bánh không trùng nhau

Trang 21

Giả sử ð„ là góc rẽ của bánh ngoài và õ, là góc rẽ của bánh trong, L là khoảng,

cách giữa trục trước và trục sau, t la khoáng cách giữa hai lớp sau, R là bản kính

1.3.3 Lực và mô men tác động lên hệ thống lái

Lac va mé men tác dụng lên hệ thống lái được tạo ra do tương tác giữa lốp

xe với mặt đường Sau đây ta sẽ phân tích các lực và mô men tác dụng lên lớp xe

Positive Ineingtion Angle

Whesl Torque — Aligning

Rolling Resistance

Y Lateral

Tĩnh 1.6 Các lực và mô men tác dụng lên Tếp [2]

Trong hình 1.6 thì hệ lục tọa độ XYZ được chọn sao cho:

là hướng đương

œ Trục Y xác định theo quy tắc bàn tay phải

Trang 22

Cáo lực và mỏ men táo động lên lốp:

œ Lực doe Fx 1a thanh phản lực tác động lên lớp bởi đường trong mật phẳng

gủa đường và song song với đường giao giữa mặt phẳng bánh và mặt

đường

e Lue bên Fy là thành phản lực tác đụng lên lốp bởi đường trong mặt phẳng

của dường và vuông góc với Fx

®_ Lực vuông góc l*z là thành phần lực tác dụng lên lớp bởi đường và vuông

góc với mặt đường Iực vuông góc có giá lrị âm Tải vuông góc được dịnh nghĩa là âm của lực vuông góc, do đỏ nó có giá trị dương

đường và song song với giao của ruật phẳng bảnh với ruặi đường,

®_ Mô men cản lần My là mô men tác động lên lếp trong mặt phẳng đường

và vuông góc với gìao của mặt banh với mặt đường

« Góc bượi ứ là góc giữa hướng của đầu bánh và hướng di chuyển Góc

đương phụ thuộc vào việc lốp dich sang phải trước so với hướng di

chuyển

đương khi đỉnh bánh nghiêng ra phía ngoài xe

1.4 Hệ thống trợ lái

Nếu như chỉ sử đụng hệ thống lái cơ khí thăng thường thi người lái xe phải

tổ ra một lực lớn để quay vô lắng điều chỉnh hướng lài cho xe Cho đủ sử dụng thêm bộ giảm tốc để giảm mé men léi va ting góc quay của vỏ lăng để dâm bao cho quá trình lái an toan hon thi mồ men để lái xe vẫn là khả lớn Do đỏ cần thiết phải

Trang 23

giảm tốc lá 20/1 hoặc 21⁄1 Dựa trên phạm vi giới hạn dó cũng như các ãnh hướng,

về mặt đương, loại lốp, thời tiết và thời gian lái mà nhiền hệ thống trợ lái được dua

ra nhằm giúp người lái xe có cảm giác tốt hơn trong khi lái

1.4.1 Hệ thống trợ lái thủy lực ŒIPAS)

qua tác động của vô lăng Cuồi trục vô lăng có hệ thông phân phối đưa dâu tới vả

thôi dau về bình chứa tùy theo chiên quay của vô lăng Lượng dâu vào hoặc ra này

sẽ điều chính con trượt phân phối trong xi lanh nằm trên trục của thanh lái sang trải

hoặc sang phải làm cho cáo bánh xe chính hướng theo tác động đặt

Một dạng cãi tiền của hệ thắng trợ lái thủy lục HPAS là hệ thông trợ lái điện

- thity luc (EHPAS) Vé cơ bản, nguyên lắc trợ lái điện - thủy lực giảng với trợ lái thủy lực, chỉ khác ở chỗ hệ thống EHPAS sử dụng bơm dễ tạo ra áp lực diệu khiển chuyển động rế của bánh Rõ ràng khi sử dựng hệ thống BHPAS thì tác động lái

1

Trang 24

(quay võ lăng) nhẹ nhàng hơn rất nhiều so với đùng hệ thống HPAS Vô lắng lúc nay đóng vai trỏ tạo tín hiệu điều khiển cho động co bơm thực hiện hoạt động bơm dấu đã hoặc hút đầu về bình chứa dầu

Mặc đủ được sử đụng tương đối rộng rãi và phố biến ở cáo loại xe khách và

xe tải hiện nay do tạo được cảm giác lái thực (về mặt cấu tạo cơ khi thì từ tay lái đến lốp xe là một khối truyền lực thống nhất hay chính xác hơn là khi xe đi trên đường, sự thay đổi điều kiện mặt đường và các tác đông vào bánh xe đều tạo phản lực tác động lên tay lái giúp cho người lái xe co được cảm giác về ngoại cảnh tốt

hơn và đưa ra các thao tác cũng như phản xạ tốt hơn khi điều khiến xe) nhưng hệ

thông trợ lái thũy lực cũng tổn tại một số nhược did

«_ Van quả áp đặt trong bom

‘trong trường hợp bánh lái bị mắc không thé di chuyên, chất lòng thủy

lực bị kẹt trong van không thế đi chuyền tới bộ làm mát Hơn nữa, thường,

trong trường hợp người điều khiển có quay vô lắng để khắc phục

tình trạng kẹt bánh lái, điều này làm cho động cơ bơm hoạt động và sinh

ra nhiệt Nhiệt này lam che cã van quá áp nóng lên có thể làm hỏng van

và biển dạng đường ông dan dau trợ lái

® _ Van điều chỉnh lưu lượng đặt bên trong cơ cấu lái

Trong trưởng hẹp đột ngột có môt lực tác động vào bánh xe sẽ làm cho

áp suất trong đường ống dan dau ting nhanh Áp lực sinh ra sẽ tác động, ngược lên van điều chỉnh lưu lượng, Áp suất bên trong cơ cầu lái sẽ fing

nhanh đệt ngột và có thẻ phá hủy hệ thẳng trợ lãi

Trang 25

còn có hệ thông EPAS không sử dụng kết câu nói cơ khi giữa vỏ lăng và thanh dan

hướng bánh lái - hệ thống lái qua dây dan điện (SBW) Hệ thông này sử dụng hai

động cơ Trong đó, một động cơ để lái và một động cơ tạo cảm giác lái Đông cơ lải

được gắn trực tiếp trên thanh dân hướng bảnh lái, còn động cơ tạo cảm giác lái gắn

trên trục vô lăng Ca hai đồng cơ nay đều qua bộ giảm tốc đề tăng khả năng dieu

khiến chỉnh xác và tăng mô men tác động,

Steer Wie Conception

Hinh 1.8, Một số câu hình trợ lái bằng điện cơ bản [13],

a) Hệ thông EPAS b) Hệ thống SBW

Về cơ bản thì hệ thông EPAS an toàn hơn rất nhiều so với hệ thông HPAS và

EHPAS do không còn các điều kiện mất an toản về mặt chất lỏng trợ lải và cũng, đã

giảm nhẹ đi rất nhiều cảm giác nặng nề khi lái xe Tuy nhiên cảm giác lái thực tế cũng bị giảm di rat nhiều so với sử dụng hệ thống HPAS hay EHPAS Với hệ thông,

SBW, việc điều khiển động co tao cam giác lái thực sự rất khó khăn do bộ điều

khiển cần xác định các đại lương đầu vào từ bẻn ngoài tác động lên bánh lái, các đại

lượng này thâm chỉ phải ước lượng mới cỏ được (vận tốc xe, lực bên ) Do đó việc

sử dụng các hệ thông EPAS tuy có nhiều ưu điểm nhưng còn cần thời gian dải nữa

để có thê phát triển một cách hoàn thiện

Trang 26

Neoai ra con cé mét 36 diém khác biệt giữa HPAS và EPAS như sau:

œ TIPAS có kết cầu phúc tạp hơn so với EPAS,

©_ HPAS thường nặng và công kênh hon EPAS

œ TIPAS sử dựng chất lỏng để vận hành, trong khi đó EPAS không cân, vì

vậy BPAS thường ít phải bảo duỡng hơn so với HPAS

® EPAS dua ra dap ứng tốt hơn khi tốc độ xe có sự thay đổi

» EPAS itkhi xay ra l6i do vay no bên hơn HPAS,

1.5 Hiện tượng bánh li tự trả về tâm

Một hiện tượng thủ vị khi xe chuyển hướng hay đang di thing ma banb xe bi xuất hưởng lãi, bánh lái của xe luôn cô xu hướng tự trả góc lệch về “0° theo hướng, đọc thân xe là hiện tượng bánh lái tự trả vẻ tâm (gỏc lãi bằng “0”) Đề hiểu rõ vẻ hiện tượng này chúng ta cẩn tim hiểu về các loại lực ma sát bởi đầy chính lả nguồn

hai bé mặt tiếp xúc lä lăn, trượt hay đứng yén ma ta cé ma sat lăn, ma sắt trượt hay

xa sát nghỉ Công thúc tỉnh lực ma sát rhay sau:

Trang 27

1.5.2 Phân tích động lực học bánh lái khi xe chuyển động

Bánh lái má ta xét ở đây là bánh bị động (không tự tạo chuyển động hay

không phải bảnh phát động) Khi xe chưyển động, nêu như chuyển động chính của

bánh phát động là chuyển động quay thì qua hệ thống khung, gảm xe, bánh lái sẽ có

chuyển động chính ban đầu là chuyên déng tính tiến Theo dịnh nghĩa thị “lực ma sát trượt xuất hiện khi vật này trượt trên vật khác có táo dụng căn trở chuyển động tương đổi giữa hai vật và có hưởng ngược với hướng chuyến động của vật” Như vậy tại vị trí tiếp xúc giữa lốp và mặt đường (xét trưởng hợp xe đang tiên về phía

trước), lốp xe sẽ tác dụng một lực hướng ra đằng trước vào mặt đường vả mặt

đường sẽ phản lại một lục hướng ra đẳng sau (ngược với hướng chuyển động), đầy chỉnh là lực ma sát trượt (hình 1.9)

"Huy nhiên, khi xe chuyển động thi phần đẳng trước vả phần ding sau (theo

hưởng chuyến động) là khác nhau (hình 1 10 bỳ Xét trang khoảng thời gian cực

trgắn, gắn như tức thời thì phản đẳng trước là vững cổ định, không có chuyển động,

Trang 28

tương đối song song so với mặt đường vả phan ding sau có sự trượt tương, đổi so với mặt đường Sở dĩ như vậy là do xu thế hưởng ra đẳng trước khi chuyên đội

của xe niên trong lực chủ yêu tác dụng nên mặt đường đặt vào phân đằng trước nảy

Chinh vi the ma phan ding trước sẽ bị nén nhiều hơn phan dang sau Do luôn tồn tại

hệ số dinh giữa lốp vả mặt đường nên diện tich tiếp xúc phần đằng sau sẽ lớn hon đẳng trước

Hinh 1.10 Bien dang lép tại bề mặt tiếp xúc [6]

a) Khi xe không chuyên động b) Khi xe chuyên động,

Do đặc điểm của vùng có định là chỉ cỏ sự nén và các phân tử tại vùng tiếp

xúc nảy không chuyển đỏng ngang so với mặt đường mả có thể coi là chuyên động,

quay tử trên xuống nên sẽ không có lực ma sát trượt tại đây mã chỉ có ma sát lăn

Lue ma sat nay dat tai tâm của vùng cổ định và cỏ hướng lên trên theo hưởng của N

nhằm cản trở sự lăn của bánh Tuy nhiên lực ma sát lăn nảy rất nhỏ so với ma sát

trượt sẽ được đẻ cập cụ thẻ hơn ngay sau đây

Trong vùng trượt, do cỏ sự trượt, đo cö chuyển động tỉnh tiên theo hướng chuyên động của bảnh xe vả sự trượt tương đổi của các phần tử lớp tại vùng tiếp

Trang 29

xúc với mặt dường nên có lực ma sat trượt xuất hiện tai day Luc nay dat tại tâm của

vũng trượt và oó hướng ngược với hướng chuyên động của xe

Tuy nhiên khi xe thực hiện quả trình rế hay khi bảnh trước của xe bị mất thưởng đo táo động của ngoại cảnh thì lúc này eé sự khác biệt vẻ phương của lực ma sát trượt Sự khác biệt này sinh ra dẫu tiên là do sự lệch về phương của véc tơ van tốc và hướng lăn của bánh Mà sai lệch này luôn tồn tại đo sự trượt của xe trên mặt đường, sự sai lệch về kết câu cơ khí Ackermann Như trong hình 1.11 thì đẻ chính

là góc ơ khi xe thục hiện quả trinh rẽ trái

Hình 1.11 Tực và mỗ mon liên bánh trước nhìn từ trên xuống khi xe Tế

Lyte ma sat trượt sinh ra để chống lại quá trình trượt nên nó sẽ có phương song song và có chiều ngược với véc tơ vận tốc V Do đặc điểm biên dạng ở phần tiếp xủc của lớp với mặt dường nên vị trí dặt của H„ „ không nằm trém trục X' mà năm hơi lệch xuống phia đưới một đoạn nhỏ Lực T„„ ạ này cũng lệch một góc œ so với X" Ta phân tích F„, „ thành hai phân như sau

Trong đỏ, œ lá góc trượt của lốp

17

Trang 30

cho bánh xe quay trở về trạng thái khí không rẽ hay không bị lệch

Chỉnh điểu này giải thích tại sao khi xe đi thắng, người điều khiến có thể bỏ tay khỏi vô lăng hay khi xe đứng yên Ủì bánh xe không tự trà góc lái về “0” nà chỉ

khi xe đi mới tự trả về được Vậy hiện tượng bảnh xe tự trá về tâm xuất hiện khi xe chuyển động (có véc tơ vận tốc V), có góc lệch œ, góc rẽ Š phâi nằm trong giới hạn

rế của bảnh lái và lốp có biển dang tai vùng tiếp xúc với mặt đường,

Nhân xét:

Hệ thống trợ lãi ö tô có rất nhiều điều mới mé can được quan tâm Hơn nữa hiện nay không chí một số nước phát triển mới chủ trọng tới vấn để xe điện mả ngay ở Việt Nam ta, vẫn đề triễn khai thiết kế, chế tạo xe điện đã trở thành để tài trọng điểm cấp nhà nước Việc nghiên cứu, chế tạo hệ thống trợ lái điện cũng nằm trang pham vi dé tai do De đỏ việc chọn để tải tốt nghiệp nghiên cứu về hệ thống, trợ lái điện là rất hợp lý và cân được xem xét một cách thâu đáo

Trang 31

Chương 2 Hệ thống trợ lái điện cho xe ô tô

Chương2

HỆ THÔNG TRỢ LÁT ĐIỆN CHO XE Ô TÔ

2.1 Giới thiệu chưng

2.1.1 Khái niệm và phân loại hệ thống trợ lái điện

Hệ thống trợ lái sử dụng điện (EPAS) là hệ thống trợ lái sử dụng động cơ

nhằm làm giảm di những lực xuất hiện trong quả trình lái bằng, cách cung cấp

sự hỗ trợ tới phân điều khiến hướng lái của xe

Cá ba cầu hình trợ lái điện là trợ lái điện thủy lực, trợ lái điện thuân túy và hệ

thông lái qua dây dẫn diện như đã trình bảy ở chương 1 Hệ thống trợ lái diện thủy

lực sử dựng động cơ bơm để bơm đầu trợ lái lệ thống trợ lải điện thuận túy sử

đụng động cơ cưng cấp trực tiếp mô men trợ giúp lên cơ câu lái và từ vô lăng xuống

hệ thống chỉnh hướng có kết nói cơ khí Hệ thống lái bằng đây dẫn diện cũng sử dụng động cơ điện nhưng không có kết nối cơ khi giữa vô lăng vả cơ cấu chính thưởng lái và cần có thêm động cơ tạo cảm giác lái cho người điều khiển

Câu hình trợ lái điện thuần túy chính là câu hình được lựa chọn và chương 2 xấy sẽ nói về các cầu hình trợ lái điện và chủ tiết, cụ thể hơn về cấu hình trợ lái điện thuần tủy như trong, hình 1.8 a

2.1.2 Các cầu hình trợ lái diện

Có hai câu hình HPAS chủ yêu được sứ dụng là điều khiển lái hai bảnh trước

của xe, hai bánh sau là thụ động, và điều khiển lái cả bản bánh hay tất cả các bánh

Ngày nay, cấu hình trợ lái bản bánh đang được phát triển nhưng không phải

là phổ biển do tính phức tạp, giá thành và thới quen sử dụng của người

Dây là cầu hình trợ lái linh hoạt vả hoàn thiện nhất tỉnh đến thời điểm hiện nay Dây

là câu hình lái thêng mình bởi nó có khả năng đưa ra các phân ứng linh hoạt khi có

iêu dùng,

tác động từ bên ngoài có thể gây ảnh hướng tới quá trình lái Cụ thể: hai bảnh sau

Trang 32

được hệ thông máy tính và thiết bị chấp lành diễu khiển Tủy vào tốc độ của xe mả

góc rẽ cúa hai bánh sau là khác nhau

Ổ tốc độ thấp ứng với khi xe đỗ váo bãi hay vào cua các góc rẽ nhỏ thí bánh sau sẽ được điền chỉnh có hướng rẽ ngược và góc rẽ nhỏ hơn so với bánh trước làm cho ban kinh cũng rẽ lúc này nhỏ hơn bình thường vả việc điều khiển sẽ dễ dàng và

đỡ tấn công hơn Ở vùng tốc độ trưng bình, hệ thông lái bến bảnh sẽ có dap ứng giống như hệ thồng lái hai bánh trước thông thường vẫn được sử dụng Điều này có nghĩa là khi rẽ ở vùng tốc độ này thị chỉ có hai bảnh trước tạo góc rẽ cho xe còn hai

bánh san vẫn được điều khiến giữ cho góc rẻ bằng “0” Ở vùng tốc độ cao, góc rẽ

cửa bánh sau rigược hẳn so với trường hợp ö vùng tốc độ thập Góc rế của bánh sau

lúc này giống với góc rẽ gủa bánh trước, giữ cho thân xe ở trang thải song song với

lan đường Điều này giúp cho xe giữ thăng bằng, đê bị lắc, tạo cảm giác thoái mái

cho người ngồi trong xe khi xe chuyển lản đường hay khi xe lượn lách

Ld

Low Speed Moderate Speed Hãnh Soeed

Hinh 3.1 Bánh xe ở hệ thông lái bốn bánh khi rẽ [13]

cấu bình điều khiển lái hai bánh trước, bai bánh sau thụ động thi quá

trình rẽ của xe được thực hiện nhờ vào sự thay đổi lục bên của bánh thông qua kết

cấu cơ khi của cơ cầu lái Quả trinh dé hay cua những gòc nhỏ sẽ mất thời gian va khá hơn khi sử đụng cấu hình lái bến bánh Khất là khi chuyển làn đường hay rẽ ở tốc độ cao thì thường gây ra sự lắc cho xe, gây cảm giác khó chịu, buôn nên cho người ngồi trong xe ‘Tuy nhién, đây vẫn là câu hình lái kinh điển, phổ thông vả

đang được sử dụng rộng dãi hiện nay

Qua đó, ta có thể thấy câu hình lái bán bánh ưu việt hơn hắn cầu hình lái hai

Thánh Tuy nhiên việc nghiên cứu, đi sâu vào cầu hình lái bốn bánh rất Lồn thời gian

Trang 33

và khả năng áp dụng vào thực tẻ là rất khó nên cấu hình lái hai bánh trước, hai bánh sau thụ động sẽ được chọn lam để tài nghiên cứu trước mắt và sau này sẽ dành thời

gian nghiền cứu sâu hơn vào cấu hình ủi bốn bánh hoặc áp dụng các thuật loán tiên

tiễn hơn vào diễu khiển hệ thống, lải

2.1.3 Cầu hình trợ lái bằng dãy dign (SRW)

Như đã trình bảy ở các phần trên, ngoài cấu hình lài má liên kết giữa vô lăng,

và kết cầu tạo hướng rẽ cho bánh là cơ khí côn có câu hình má liên kết này sử dụng các day dẫn điện đề truyền tín hiện điều khiến tới kết cần tạo hướng rẽ cửa bảnh (céu hình SBW) Trong hình 1.7 và 1.8, ta có thẻ thấy rõ bơn sự khác biệt giữa hai

câu hình lái nảy

‘Ya cling dé dang nhận thấy ưu điểm và nhược điểm của kết cầu lái nảy:

Un diém:

* ‘Tao sw ty do, thodi mai va ting tinh sing tao cho người thiết kết nội thất

thống cơ khí kết nồi trực liễp

«lệ thống đổi khi có thể bị điều khiển không đúng theo mong muốn bởi

lỗi của các tín hiệu điện

Mặc đủ có những ru điểm hơn hắn số với hệ thông trợ lái thông thường nhưng hệ thông trợ lái bằng dây lại có một nhược diễm quan trọng nhất, đó là cảm

21

Trang 34

Hình 2.3 Cầu hình hệ thống trợ lái điện đơn giản [3]

Vé ca ban, một hệ thống trợ lái điện chỉ khác hệ thống trợ lái thông thường

dang được sứ dụng (hệ thống HPAS) ở phan động co trg lai thay cho hệ thống ống,

dẫn thủy lực Hệ thống IPAS cũng bao gồm vô lăng, các liên kết cơ khí truyền

động từ vô lăng lới bánh lái Ngoài ra còn có các cảm biến (cầm biển độ xoắn (cảm biển mô mon), cảm biển tốc độ, cảm biến vị trí), khối diễu khiến (ECU) và động cơ đùng để trợ lái Bộ điều khiến sẽ lây các tín hiệu từ cảm biên và động cơ đem xử lý, tỉnh loam và đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ, lâm cho thanh răng dịch chuyển sang trải hay phái dân dến bánh lái dỗi hưởng giúp xe chuyên dộng theo quỹ dạo

Trong muốn

Một hệ thống trợ lái thông thường hoạt động theo ba chế độ khác nhau, đỏ lả

chế độ lái, chế độ tự trả về và chế d6 giam mung Ở chế dộ lái, dộng cơ hoạt dồng,

re 8

Trang 35

Chương 2 Hệ thông trợ lái điện cho xe ö tô

theo tín hiệu từ người lải đặt vào vô lăng, chẻ độ tự trả vẻ đã được phân tích trong

mục 1.5 ở chương 1 Ngoài ra ở hệ thống SBW có thêm động cơ tạo cảm giác lai thì

động cơ nảy sé đây vô lăng vẻ bị trí góc lái bằng “0° khi người lái bỏ tay khỏi vô lăng Điều nay kéo theo bảnh cũng được trả về tâm nhưng có thêm tác động từ động

cơ trợ lái giống như khi người điều khiên quay vô lăng về vị trí *0° Chế độ giảm

rung là chế độ cải thiện cảm giác lái và tăng khả năng ồn định của xe khi chạy trong

những môi trường không ôn định, bắt lợi

Tùy thuộc vảo vận tốc của xe và độ xoắn của tay lái mả góc lái vả mô men trợ lái là khác nhau Giả sử với củng một giá trị trả về từ cảm biến độ xoắn nhưng ở

các vận tốc xe khác nhau thì mô men trợ lái của đông cơ khác nhau Ở tốc đô cao, tác động trợ lái sẽ nhỏ hơn ở tốc độ thấp do néu xe đang đi nhanh mà ta bẻ lái đột

ngột thi xe để bị lật Có thẻ phân tích hiện tượng nay như sau: Khi người điều khiển

bẻ lái đột ngột, bảnh lái (hai bảnh trước) sẽ tạo ra một hướng rẽ mới Lúc nảy sinh

ra một mô men xoắn trên trục các đăng (không phải mô men truyền động của xe)

làm cho bộ vi sai tiên hành chia tổe độ cho hai bánh phát động (hai bánh sau) khác

nhau Tuy nhiên, quả trình chia tốc độ của hai bánh sau châm hơn quả trình rẽ và tủy theo tốc độ bẻ lái và gia tốc của xe má sinh ra một mô men xoắn dọc thân xe

làm cho xe biển dạng hay sinh ra mô men làm lật xe tại vị trí bánh trước tiếp xúc

Trang 36

Dang dẻ thị đặc tình trợ lái giống như trong hình 2.3 Đặc tính trợ lái này ở từng xe, từng động cơ cụ thể có dạng giống nhau nhưng giả trị déng điện (hay md

1nen) đặt vào động cơ là khác nhau Đường đặc tính trợ lái này do các hãng xe thu

dược từ thực nghiệm trong quả trình nghiên cửu, sản xuất sản phẩm

Trong hình 2.3, ta thấy, ly vào tốc dộ, mô men lái mà đóng diện đặt vào động cơ là khác nhau Có những vửng không cản trợ lái, có những vùng cần trợ lái

Tihiểu, cô vùng tác đựng trợ lái là cố định Dễ thấy cảng ở tốc độ cao thì tác động trợ

lái cảng nhỏ như đã nói ở trên, và khi ở tốc độ lớn (ở đây lá trên 60 knv) thì tác

động trợ lái gản như không cẻn mà chi cén tác động lãi của người điểu khiến Khi

ané men lái nhô hơn 1 Nm thì động cơ trợ lái không làm việc đo khi cho xe đi thẳng thì độ rang của xe do dộng cơ gây hay ảnh hưởng của mặt đường có thể làm cho

tay lai bi dao động và lượng đao động này lả nhỏ hơn 1 Nm Nêu như tại vũng nay, đồng cơ trợ lái làm việc thủ thực tế động cơ sẽ làm việc ở chế độ dài ham, đão chiều liên tục, cỏ thể làm cháy dộng cơ Ở vũng mô men lải lớn hơn 7 Nm, tác dộng trợ lái là cố định, mệt phân piứp han ché dong điện vào động cơ, tiết kiệm chỉ phí mua đông cơ, không gian lắp đặt thì phần quan ọng nhất là giúp cho người điều khiển

có đủ cảm giác lái và đỏ là những góc cua lớn, cân phải đảm bảo an toản cho người

và xe

Xhi điên khiến xe đi theo một góc không đổi (đi theo vòng trồn), vô lăng quay một góc tới góc rễ thích hợp (tủy theo người lá) rỗi giữ nguyên thì khi db

động cơ sẽ trợ lái tới khi dimg quay v6 lãng Lúc này tốc độ động cơ, dòng điều

khiển động cơ giảm và chỉ giữ ở một lượng nhỏ tùy theo tác động ngược từ mặt

đường lên hệ thống lái, chống quá dòng, đâm bão an toàn cho động cơ Bộ điểu khiển cũng được thiết kế để bảo vệ động cơ trước hiện tượng quá áp khi xây ra sự

cổ Khi có sư cố xảy ra, bộ điều khiến sẽ ngắt toàn bộ hệ thông lái và đưa ra thông báo cho người điểu khiến biết dễ lường trước khó khăn khi điều khiển và Lirn cách

khắc phục sự cổ Lúc này hệ thổng lái vẫn làm việc như hệ thống lái cơ khí thông,

thường mrả không có láo động trợ lái

Trang 37

2.2.2 Chức năng của hệ thông EPAS

Không chỉ đơn giản là cũng cấp mỏ men trợ lái, hệ thống EPAS có các chức

năng chính như sau

6 Trợ giúp bánh xe chỉnh hướng trong quá trình rế trái hoặc rế phải

® _'Tạora sự én định hưởng bằng cách cổ định thanh răng khi có tác động từ

bên ngoài và hệ thắng và từ mặt đường lên lắp

thông thường

ø- Biển đổi góc quay của vô lăng thành góc rẽ của bánh trước

® ‘Tao sy can bằng của xe của khi rẽ bằng cách giảm bót ảnh hưởng lắc của

xe

hưởng của nó tới tay của người lái, hay nông cao sự an toàn và tạo cảm

giác lãi cho người điều khiển

3.3 Phân loại hệ thống trợ Hi điện

Câu hình đồng trục

linh 2.4 Phân loại hệ thông trợ li điện

tk bà

Trang 38

Tay theo vi trí tác dông của đồng cơ trợ lái, EPAS có thể được phân loại

thành 3 loại chỉnh là trợ lái theo kiểu trụ, trợ lái theo kiểu bảnh răng, trợ lái theo kiểu thanh rắng.,

2.3.1 Trợ lái theo kiểu trụ

má không lâm tăng rưng động lên hệ thống

«Với tỉ số cơ cấu lái da dang, ống phủ hợp với những động cơ bên,

chắc chắn và tạo ra dặc điểm diễu khiển tốt hơn

3.3-3.Trợ

u thanh răng

œ_ Đông cơ trợ lái được gắn trên thanh răng dẫn hướng

©_ Động cơ trợ lái có thể dặt ở mọi vị trí trên thanh răng, hơn nữa có thể sử dung hai động cơ cho hai bảnh riêng biệt nên rất linh hoạt trong việc thiết

kế hệ thông

nhiều loại xe khác nhau

Trong các câu hình lái được nêu trên đây thì cầu hình trợ lái kiểu trụ là đơn

giản nhất vì động cơ được đặt trên cao, cách xa các ảnh hưởng cũn mặt dường niên

Trang 39

Chuong 2 Hệ thông trợ lái dién cho xe 616

van dé điều khiến đề loại bỏ các ảnh hưởng đỏ đơn giản hơn.-Hơn nữa ở câu hình nảy, đông cơ cũng bẻn hơn khi sử dụng và dễ phát hiện sai sót, đễ thay thể hon do

có thẻ đặt ngay gân buông lái Đây cũng là câu hình được sử dụng nhiều nhất Luận

văn sẽ sử dụng câu hình nay đề xây dựng mô hình và kiêm chứng bằng mô phỏng

(@) &)

Hinh 2.5 Cac cau hinh tro lái [13]

a) Trợ li kiểu trạ — b)Trợláikiểubảnhrăng — b) Trợ lái kiểu thanh răng 2.4 Ưu, nhược điểm của trợ lái điện

Un diém:

thiết kế cao hơn so với hệ thông sử dụng thủy lực

+125°C),

¢ EPAS lam tng khả năng đáp ứng và đỏi hỏi lực điều khiên nhỏ

nhiên liệu vả cãi thiện thời gian tăng tốc của xe

xây ra lỗi rất nhỏ) ta vẫn có thể điều khiển được xe

Trang 40

e EPAS nhé gon, dé đàng lắp đặt, và thục tê khi sản xuất hàng loạt thi mỗi

bộ EPAS có thẻ lắp đặt hoàn chỉnh vào xe rong vòng 4 phúL Câu hình EPAS rit da dạng và có thể sử dụng ở hấu hết cáo dòng xe kháe nhau

toán điều khiển, như tạo cảm giác lái, lái tự động Do dỏ tạo sự lnh hoạt, tạo nhiều sự lựa chọn cho người sử dụng,

Nhược điểm

«Phụ thuộc nhiều vào cảm biển

«Lệ thống LPAS với đầu vào là các giá trị phản hỏi từ mặt đường lên banh, ma các giá trị nảy đều là các giá trị phi tuyến, vì thể để xác định

chính xác các đại lượng nảy là hết sức khỏ Do vậy có khả rồng lín hiệu

dầu vào không đúng, khi dỏ sẽ dẫn đến việc xử lý sai

2.5 Các thành phần chính trong hệ thống frợ lái diện cho xe ô tô

irong hệ thống HPAS, ngoài các câu trủc cơ khí như đã nói đến trong,

chương 1, thì điên làm nên sự khác biệt giữa trợ lái thủy lực và trợ lái điện là ở ba

thành phan chính: khdi diéu khién (Electric Control Unit - ECU), cam bién dộ xoắn

và động co trợ lái Mỗi thành phân đều có vai trỏ vả đặc điểm riêng trong hệ thông,

EPAS Chuong nay sé đành đề tìm hiểu ba thành phần quan trọng đó

2.5.1 Khối điều khiển (ECU)

ECU chính là đầu não hoạt động của hệ thống BPAS ECU só ba vai trò chính trong EPAS tương ứng với ba chức năng, đó là đâm bão sự thoải mới, sự an

toàn và tiện lợi chơ người sử dụng Ba vai trỏ này của BUU cũng bao gồm các nhiệm vụ chỉ tiết, cụ thế sẽ được phân tích ngay sau đây

a Dâm bảo sự thoải mái

'Vai trò này của BCƯ gồm các nhiệm vụ chính sau:

Tiêu đề	Luận Văn Nghiên Cứu Hệ Thống Trợ Lái Điện Cho Ô Tô
Tác giả	Nguyễn Sơn Tùng
Người hướng dẫn	PGS.TS. Tạ Cao Minh
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Điều Khiển và Tự Động Hóa
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	2,07 MB